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身邊的科學: 蛋白開關

來源:網絡資源 文章作者:奧數網整理 2018-06-01 14:51:13

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  蛋白開關

  1958年,吉爾比把一個電路的整組元件、配件,連接在一個小小的晶體上面。也就是說,他把晶體管、線圈、電阻、電容等,集合成為一個單一的整體,做在一小塊薄薄的硅片上。這就是世界上第一個“集成電路”。

  從那年算起到今天,雖說還不足25年,但微電子學的發展卻已經達到了令人乍舌的程度。比方說,現代的“超大規模集成電路”,可以在一塊綠豆切面大小、薄如紙張的硅片上,制成64-128萬個電路。要是這么多的電路用真空電子管、常規的線圈、電阻器、電容器等來制作,那么,恐怕得堆上滿滿的一房間呢。

  然而微電子學還要發展下去,因為從理論上講,一塊綠豆切面大小的硅片上,可以制作上億個電路。對于極其微小而又如此復雜的集成電路,使用什么樣的開關來控制呢?

  科學家從生物學中得到了啟發。比如紅血球細胞里的血紅蛋白,當它所帶的電荷發生變動時,它的形狀就會發生小小的變化,而正是這種形狀上的細微變化,可以合適地用來充當理想的電子開關。因為,如果說蛋白的一種形狀是代表電路接通的話,那么另一種形狀就表示電路的斷開。這完全符合“二進位制”的算法語言,也就是電路接通是“l”,電路斷開是“0”,這是電腦的基礎。

  由蛋白制成的開關,它的大小是以幾個毫微米來計算的,而1個毫微米才不過是玉米長度的十億分之一。

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